JPH0340533A - Demodulation circuit - Google Patents

Demodulation circuit

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JPH0340533A
JPH0340533A JP1174976A JP17497689A JPH0340533A JP H0340533 A JPH0340533 A JP H0340533A JP 1174976 A JP1174976 A JP 1174976A JP 17497689 A JP17497689 A JP 17497689A JP H0340533 A JPH0340533 A JP H0340533A
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JP
Japan
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source
gate
fet
voltage
source follower
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JP1174976A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuo Shiga
信夫 志賀
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00Television systems
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  • Signal Processing (AREA)
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  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

PURPOSE:To demodulate a reception signal with high linearity by setting up the gate width of a field effect transistor(FET) constituting the source follower circuit of the final stage so that an output impedance is set up smaller than the impedance of a load circuit connected to the source follower circuit. CONSTITUTION:The FET Q12 constituting the source follower circuit of the final stage goes to the load of a source follower circuit based upon FET Q11, and since the input impedance of the FET Q12 is high impedance, the load of the FET Q11 goes to high impedance and the voltage gain of the FET Q11 is almost '1'. Since the gate width of the FET Q12 is set up so as to be smaller than the impedance of the load circuit connected to an output terminal 12, the load impedance of the FET Q12 is also increased and the voltage gain of the FET Q12 goes to almost '1'. Thereby, signal amplitude inputted to respective source follower circuits is reduced. Thus, a reception signal can be demodulated with high linearity.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明は受信信号を極めて高い線形性をもって復調する
復調回路に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、この種の復調回路としては、例えば、電気電子学
会(IEEE)刊行のトランザクションズ・オン・エレ
クトロン・デバイス (TRANSACTIONS ON  ELECTI?
ON  DEVICES、VOL、ED−28゜NO,
2,FEBRUARY 1981)に開示されている光
受信回路があり、この回路は第11図に示される。 電界効果トランジスタ(FET)Qlは、ドレインに負
荷としてFETQ2が接続され、ソースは接地されてい
る。また、FETQ3゜ダイオードD1〜D4.FET
Q4はソースフォロア回路を構成しており、出力インピ
ーダンスが50[Ω]になるように形成されている。ま
た、FETQ2およびFETQ3のドレインには+5〔
V]の正電R電圧vDDが与えられており、FETQ4
のソースには−4[v]の負電源電圧v33が与えられ
ている。 光信号は受f=されると電気信号に変換されてFETQ
Iにゲート電圧■ として与えられ、ドレs イン電流Idl:変換される。このドレイン電流1dは
FETQ2を負(aiとして流れ、FETQIのドレイ
ンには電圧が発生する。この電圧はFETQ3のゲート
に与えられ、FETQ3はオンしてこのFETQ3にも
ドレイン電流1dが流れる。 そして、このドレイン電流1dは各ダイオードD1〜D
4に流れ、FETQ4のドレインには所定の電圧が発生
し、出力される。 また、光受偏回路として第12図に示されるものもある
。 受光素子1にはtiv、が与えられており、これに受信
された光信号は抵抗R1により電圧信号に変換される。 この電圧信号は、コンデンサC1によって直流分が除去
され、FETQ5のゲートに1j、えられる。FETQ
5のゲー鷹には抵抗R2R3によって所定の電圧が印加
されており、直流分が除去された電圧信号は、FETQ
5および抵抗R4により構成されるソースフォロア回路
によってインピーダンス変換される。そして、インピー
ダンス変換された電圧信号はFETQ5のソースから出
力される。 〔発明がM決しようとする3題〕 しかしながら上記の第11図に示される従来の別路では
、強い光15号が受信されると回路に人力される龜号の
振幅は大きくなる。このため、復調される信号に発生す
る歪みは大きくなり、復調信号の線形性が悪くなるとい
う課題があった。この課題は、受信信号であるアナログ
信号を極めて高い線形性をもって1si調することが必
要とされるシステムにおいては重要な問題になる。 線形性が悪くなる原因は次のように考えられる。 すなわち、FETの入出力特性であるゲート電圧V 対
ドレイン電流■4の特性は、ドレイン電流s ■dがゲート電圧VgSの2次関数として表され、次式
のように示される。ここで、FETのしきい値電圧をV
  電流駆動能力の目安になる比例定th’ 数をKとする。 2      ・・・(1〉 !  −K (Vg、−Vth) 従って、FETにゲート電圧V として与えらS れる受信信号が大きくなると、このFETのドレイン電
流I、は非線形的に変化して復調信号の線形性は悪化す
る。 また、上記の第12図に示される従来の回路では、抵抗
R2およびR3を適宜選択することにより、FETQ5
のゲート電圧を自由に選択できる利点がある。しかし、
この反面、FETQ5のしきい値電圧や伝達コンダクタ
ンスg 等の製造バラツキ、また、供給される電源電圧
■DDの□変動等により、そのゲート電圧は変動する。 従って、復調される信号は安定化せず、線形性はますま
す悪化する。 〔課題を解決するための手段〕 本発明はこのような3題を解消するためになされたもの
で、受信信号をインピーダンス変換する複数のソースフ
ォロア回路を同一半導体基板に備え、初段のFETはゲ
ートに受信信号が与えられ、ゲートとソースとの間に高
い抵抗値を有する抵抗が接続されると共にソースに抵抗
が接続されたものである。また1、次段に接続される各
FETは、ゲートが前段のFETのソースに接続され、
ソースが次段のFETのゲートに接続されると共に抵抗
に接続されたものである。さらに、2段目以降の各FE
Tのゲート幅とそのソースに接続された抵抗の抵抗値と
の積は、初段のFETのゲート輻とそのソースに接続さ
れた抵抗の抵抗値との積に等しく設定されたものであり
、しかも、最終段のFETのゲート幅は、出力インピー
ダンスが負荷回路のインピーダンスよりも小さくなるよ
うに設定されたものである。 〔作用〕 初段のFETのゲート・ソース間に接続される抵抗の抵
抗値は大きいため、初段のFETのゲート電位とソース
電位とはほぼ等しくなってこのゲート・ソース間電圧は
ほぼ0 [V]になる。また、全ての段のFETのゲー
ト幅とそのソースに接続された抵抗の抵抗値との積は等
しいため、全ての段のFETのドレイン電流とソースに
接続された抵抗の抵抗値との積は等しくなり、全ての段
のソース電位は相互に等しくなる。しかも、各段のFE
Tのソース電位は次段のFETのゲート電位に等しい。 従って、各段のFETのソース電位とゲート電位とは等
しくなり、各段のFETのゲート・ソース間電圧はほぼ
0[v]になる。 また、各段のFETの負荷として人力インピーダンスの
高いソースフォロア回路が接続されている。また、出力
インピーダンスは負荷回路のインピーダンスよりも小さ
いため、最終段のFETの負荷も高インピーダンスにな
っている。このため、各段のFETの電性利得はほぼ1
になり、各段のFETのソースから出力される信号の振
幅は小さくムっで、この小振幅の信号が各段のFETの
ゲートに与えられる。 また、各素子は同一半導体基板に形成されているため、
各素子の製造バラツキは同一の比率にて光中する。この
ため、各段のFETのゲート幅とそのソースに接続され
た抵抗の抵抗値との積は、製造バラツキがあっても各ソ
ースフォロ回路相互間では等しい。しかも、この積は電
R電圧変動からの影響を受けない。 〔実施例〕 次に、本発明を畠品位テレビ放送サービスに使用される
光CATVシステムの光受信回路に適用した場合につい
て説明する。第1図はこの光受信回路の一実施例の構成
を表す回路図であり、同一半導体基板に形成される。 PINホトダイオード11のカソードは’fli[圧V
BにI!i’+り上げられ、アノードは一端が接地され
た抵抗R11の他端に接続されている。また、このアノ
ードはコンデンサC1,1を介し、初段のソースフォロ
ア回路を4M 53EするFETQIIのゲートに接続
されている。FETQIIのゲート・ソース間には、高
い抵抗値を有する抵抗R12が接続されている。また、
FETQIIのドレインは、バイパスコンデンサC12
が接続された電源電圧VDDに吊り上げられ、そのソー
スは抵抗R13を介して接地されている。また、このソ
ースは、2段目のソースフォロア回路を構成するFET
Q12のゲートに接続されている。このFETQ12も
FETQIIと同様に、そのドレインは電源電圧VDD
に吊り上げられ、ソースは抵抗R14を介して接地され
ている。そして、このソースは回路の出力端子12に接
続されている。 抵抗R11の抵抗値は約1 [KΩ]程度に設定されて
いる。これは、有線テレビジョン放送法で定める「望ま
しい性能」を満足させるためである。 つまり、同法では40チヤンネルの映像信号を10[K
mlの距離を伝送した際に、キャリア信号電力対*fp
電力の比であるC/Nが45dB以上であることが要求
されている。抵抗R11の抵抗値を変化させた場合、伝
送距ill [Kml  (I軸)とC/N [dB]
  (縦軸)との関係は第2図のグラフに表される。曲
線13は抵抗R11の抵抗値が300〔Ωコの場合の関
係、曲線14は抵抗値が1 [KΩ]の場合の関係を示
している。抵抗値が300[Ω]の場合には伝送距離が
10[KmlでC/Nが約45dBである。抵抗値が1
 [KΩ]の場合には10[Kmlで約47dB、15
[Kmlで約45dBである。このため、抵抗R11に
は1 [KΩ〕以上の抵抗値が必要とされる。 コンデンサC1lの容量値は30 [pF]以上に設定
される。コンデンサC1lは、受信信号の強度が大きい
場合にFETQIIのゲート電圧が変動するのを抑IL
するLII流分遮断コンデンサであり、復、2!J信号
の線形性を維持するものである。また、光CATVシス
テムでは、低周波数帯域で子機側から親機側へ向かう上
り信号を伝゛送するため、低域遮断周波数は5[MHz
]以下でなければならない。このためには、コンデンサ
C1lの容量位としては上記の鎖が必要となる。 抵抗R12の抵抗値は、抵抗R11,R13の各抵抗値
に比較して十分大きい値であれば良く、通常100[K
Ω]捏度に設定される。このため、FETQIIのゲー
ト・ソース間には電流がほとんど流れなくなり、このゲ
ート電位とソース電位とはほぼ等しくなる。従って、F
ETQIIのゲート・ソース間電圧V はほぼ0
[Industrial Application Field] The present invention relates to a demodulation circuit that demodulates a received signal with extremely high linearity. [Prior Art] Conventionally, as this type of demodulation circuit, for example, TRANSACTIONS ON ELECTI? published by Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) is available.
ON DEVICE, VOL, ED-28°NO,
2, FEBRUARY 1981), and this circuit is shown in FIG. The field effect transistor (FET) Ql has a drain connected to the FET Q2 as a load, and a source grounded. In addition, FETQ3° diodes D1 to D4. FET
Q4 constitutes a source follower circuit, and is formed to have an output impedance of 50 [Ω]. In addition, +5 [
A positive R voltage vDD of [V] is given, and FETQ4
A negative power supply voltage v33 of -4 [V] is applied to the source. When the optical signal is received, it is converted into an electrical signal and sent to the FETQ.
The gate voltage is applied to I as the gate voltage, and the drain current Idl is converted. This drain current 1d flows through FETQ2 as a negative (ai), and a voltage is generated at the drain of FETQI. This voltage is applied to the gate of FETQ3, FETQ3 is turned on, and drain current 1d also flows through FETQ3. This drain current 1d is applied to each diode D1 to D.
4, a predetermined voltage is generated at the drain of FETQ4, and is output. There is also a light receiving polarization circuit shown in FIG. tiv is provided to the light receiving element 1, and the optical signal received by this is converted into a voltage signal by a resistor R1. The DC component of this voltage signal is removed by the capacitor C1, and 1j is applied to the gate of the FET Q5. FETQ
A predetermined voltage is applied to the gate 5 by a resistor R2R3, and the voltage signal from which the DC component is removed is applied to the FETQ
The impedance is converted by a source follower circuit constituted by R5 and resistor R4. Then, the impedance-converted voltage signal is output from the source of FETQ5. [Three Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional separate path shown in FIG. 11 above, when strong light No. 15 is received, the amplitude of the signal manually input to the circuit becomes large. For this reason, there is a problem in that the distortion generated in the demodulated signal increases and the linearity of the demodulated signal deteriorates. This problem becomes an important problem in a system where it is necessary to perform 1si tuning of an analog signal, which is a received signal, with extremely high linearity. The reasons for poor linearity are considered as follows. That is, the characteristics of gate voltage V vs. drain current (4), which is the input/output characteristic of the FET, are expressed as the following equation, where drain current s2d is expressed as a quadratic function of gate voltage VgS. Here, the threshold voltage of the FET is V
Let K be the proportionality constant th', which is a measure of current drive capability. 2 ... (1>! -K (Vg, -Vth) Therefore, when the received signal S given to the FET as the gate voltage V increases, the drain current I of this FET changes nonlinearly and the demodulated signal In addition, in the conventional circuit shown in FIG. 12 above, by appropriately selecting the resistors R2 and R3,
The advantage is that the gate voltage can be freely selected. but,
On the other hand, its gate voltage fluctuates due to manufacturing variations in the threshold voltage and transfer conductance g of FETQ5, as well as fluctuations in the supplied power supply voltage (DD). Therefore, the demodulated signal is not stabilized and its linearity becomes increasingly worse. [Means for Solving the Problems] The present invention has been made to solve these three problems, and includes a plurality of source follower circuits for impedance conversion of received signals on the same semiconductor substrate, and the first stage FET is a gate A received signal is applied to the gate, a resistor having a high resistance value is connected between the gate and the source, and a resistor is connected to the source. In addition, 1. Each FET connected to the next stage has its gate connected to the source of the previous stage FET,
The source is connected to the gate of the next stage FET and is also connected to a resistor. Furthermore, each FE from the second stage onward
The product of the gate width of T and the resistance value of the resistor connected to its source is set equal to the product of the gate radiation of the first stage FET and the resistance value of the resistor connected to its source, and , the gate width of the final stage FET is set so that the output impedance is smaller than the impedance of the load circuit. [Operation] Since the resistance value of the resistor connected between the gate and source of the first stage FET is large, the gate potential and source potential of the first stage FET are almost equal, and this gate-source voltage is approximately 0 [V] become. Also, since the product of the gate width of the FET in all stages and the resistance value of the resistor connected to its source is equal, the product of the drain current of the FET in all stages and the resistance value of the resistor connected to its source is The source potentials of all stages become equal to each other. Moreover, each stage of FE
The source potential of T is equal to the gate potential of the next stage FET. Therefore, the source potential and gate potential of the FETs in each stage become equal, and the gate-source voltage of the FETs in each stage becomes approximately 0 [V]. Furthermore, a source follower circuit with high human impedance is connected as a load for each stage of FET. Furthermore, since the output impedance is smaller than the impedance of the load circuit, the load of the final stage FET also has high impedance. Therefore, the electrical gain of each stage of FET is approximately 1.
The amplitude of the signal output from the source of the FET in each stage is small and uneven, and this small amplitude signal is applied to the gate of the FET in each stage. In addition, since each element is formed on the same semiconductor substrate,
Manufacturing variations in each element are reflected in the light at the same ratio. Therefore, the product of the gate width of the FET in each stage and the resistance value of the resistor connected to its source is the same for each source follower circuit even if there are manufacturing variations. Moreover, this product is not affected by R voltage fluctuations. [Embodiment] Next, a case will be described in which the present invention is applied to an optical receiving circuit of an optical CATV system used for Hatake quality television broadcasting service. FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of one embodiment of this optical receiving circuit, which is formed on the same semiconductor substrate. The cathode of the PIN photodiode 11 is 'fli [pressure V
I to B! i'+ is raised, and the anode is connected to the other end of a resistor R11 whose one end is grounded. Further, this anode is connected via a capacitor C1,1 to the gate of FETQII that constitutes the first stage source follower circuit. A resistor R12 having a high resistance value is connected between the gate and source of FETQII. Also,
The drain of FETQII is the bypass capacitor C12.
is raised to the connected power supply voltage VDD, and its source is grounded via a resistor R13. In addition, this source is a FET that constitutes the second stage source follower circuit.
Connected to the gate of Q12. Like FETQII, this FETQ12 also has its drain connected to the power supply voltage VDD.
The source is grounded through a resistor R14. This source is then connected to the output terminal 12 of the circuit. The resistance value of the resistor R11 is set to about 1 [KΩ]. This is to satisfy the "desirable performance" stipulated by the Cable Television Broadcasting Act. In other words, under this law, 40 channels of video signals are
When transmitted over a distance of ml, carrier signal power vs. fp
It is required that the C/N, which is the power ratio, be 45 dB or more. When changing the resistance value of resistor R11, transmission distance ill [Kml (I axis) and C/N [dB]
(vertical axis) is expressed in the graph of FIG. A curve 13 shows the relationship when the resistance value of the resistor R11 is 300 [Ω], and a curve 14 shows the relationship when the resistance value is 1 [KΩ]. When the resistance value is 300 [Ω], the transmission distance is 10 [Kml] and the C/N is about 45 dB. resistance value is 1
In the case of [KΩ], 10[Kml is approximately 47dB, 15
[About 45 dB in Kml. Therefore, the resistor R11 is required to have a resistance value of 1 [KΩ] or more. The capacitance value of the capacitor C1l is set to 30 [pF] or more. Capacitor C1l suppresses fluctuations in the gate voltage of FETQII when the strength of the received signal is large.
It is a LII flow cutoff capacitor, and 2! This maintains the linearity of the J signal. In addition, in optical CATV systems, upstream signals from the handset side to the base side are transmitted in the low frequency band, so the low cutoff frequency is 5 [MHz].
] Must be less than or equal to For this purpose, the above chain is required as the capacitance of the capacitor C1l. The resistance value of the resistor R12 should just be a sufficiently large value compared to the respective resistance values of the resistors R11 and R13, and is usually 100[K].
Ω] is set to the degree of kneading. Therefore, almost no current flows between the gate and source of FETQII, and the gate potential and source potential become approximately equal. Therefore, F
The gate-source voltage V of ETQII is almost 0

【v】
になる。 S また、抵抗R13の抵抗値「13は、FETQIIの動
作点において、このFETQIIのドレイン・ソース間
電圧がドレイン耐圧の約1/′2になるように設定され
ている。また、抵抗R14の抵抗” 14は、FETQ
I2のゲート幅0w2との積が、抵抗R13の抵抗値’
13とFETQIIのゲート幅Gvlとの積に等しくな
るように、つまり、次式を満たすように設定される。 ’  ” (「!3×Gwl)/Gv2     ・・
・(2)4 ドレイン電流I、はゲート幅に比例するため、(2)式
のように抵抗tnr14を設定すれば、FETQIIお
よびFETQI2の各ソース電位は等しくなる。また、
−FETQI2のゲート電位はFETQIIのソース電
位に等しく、このFETQllのソース電位はFETQ
I 1のゲート電位に等しい。従って、FETQI2の
ゲート電位およびソース電位は、FETQIIのゲート
電位およびソース電位に等しくなる。この結果、FET
QI2のゲート・ソース間電圧V もほぼ0〔v]s になる。 また、FETQI2はFETQllによるソースフォロ
ア回路の負荷になっており、FETQI2の入力インピ
ーダンスはハイインピーダンスである。このため、FE
TQIIの負荷はハイインピーダンスになり、FETQ
IIの電圧利得Aはほぼ1になる。つまり、FETQI
Iの負荷インピーダンスをRLとすると、FETQll
の電圧利得Aは次式に表される。 A −[g  (r 13/ J、 > ] /箇 [1+ (r13/RL)(g、+g、)]・・・ (
3) ここで、g  5 gdはFETQIIの伝達コンダク
タンス、ドレインコンダクタンスを示し、記号「l」は
、記号の前後にある各抵抗が並列接続された場合の合成
抵抗値を表す。通常Aの値は1以下(A<1)であるが
、上記式から理解されるように、(r13j’RL)の
値が大きい程、すなわちF、ETQIIの負荷インピー
ダンスRLの値が大きい秋、FETQIIの電圧利得A
は1に近付く。本実施例の場合、インピーダンスRLは
FETQI2の人力インピーダンスであるからこの値は
十分に大きく、FETQIIの電圧利得Aはほぼ1にな
る。 また、最終段のソースフォロア回路を構成するFETQ
I2のゲート幅Gv2は、前記の(2)式を満星させる
と共に、出力端子12に接続される負倫回路のインピー
ダンスよりも小さくなるように設定されている。通常、
光CATVAステムでは、50〜75[Ω]の人出力イ
ンピーダンスを有する増幅機が使用され、本回路の負荷
にもそのような増幅機が接続されると考えられ°る。こ
のため、FETQI2のゲート幅は、出力インピーダン
スが25[Ω]以下になるように設定される。 従って、FETQI2の負荷インピーダンスも高くなり
、前記の(3)式におけるインピーダンスR,は大きく
なる。この結果、FETQI2の電圧利得Aもほぼ1°
になる。従って、各ソース・フォロア回路の電圧利得A
はほぼ1になり、しかも、各ソース・フォロア回路の負
荷インピーダンスは高いため、各ソース・フォロア回路
に入力されるfj号振幅は小さくなる。 以上のように、FETQINおよびFETQI2の各ゲ
ート・ソース間電圧V は0
[v]
become. In addition, the resistance value 13 of the resistor R13 is set so that the drain-source voltage of this FETQII is approximately 1/2 of the drain breakdown voltage at the operating point of the FETQII. ” 14 is FETQ
The product of I2 and gate width 0w2 is the resistance value of resistor R13'
13 and the gate width Gvl of FETQII, that is, it is set so as to satisfy the following equation. ' ” (``!3×Gwl)/Gv2...
(2)4 Since the drain current I is proportional to the gate width, if the resistor tnr14 is set as shown in equation (2), the source potentials of FETQII and FETQI2 become equal. Also,
- The gate potential of FETQI2 is equal to the source potential of FETQII, and the source potential of this FETQll is equal to the source potential of FETQII.
I is equal to the gate potential of 1. Therefore, the gate potential and source potential of FETQI2 become equal to the gate potential and source potential of FETQII. As a result, FET
The gate-source voltage V of QI2 also becomes approximately 0 [v]s. Furthermore, FETQI2 serves as a load for the source follower circuit formed by FETQll, and the input impedance of FETQI2 is high impedance. For this reason, FE
The TQII load becomes high impedance, and the FETQ
The voltage gain A of II becomes approximately 1. In other words, FETQI
If the load impedance of I is RL, FETQll
The voltage gain A of is expressed by the following equation. A - [g (r 13/ J, > ] / section [1+ (r13/RL) (g, +g,)]... (
3) Here, g 5 gd represents the transfer conductance and drain conductance of FETQII, and the symbol "l" represents the combined resistance value when the respective resistances before and after the symbol are connected in parallel. Normally, the value of A is 1 or less (A<1), but as can be understood from the above equation, the larger the value of (r13j'RL), that is, the larger the value of the load impedance RL of F, ETQII, Voltage gain A of FETQII
approaches 1. In the case of this embodiment, since impedance RL is the human input impedance of FETQI2, this value is sufficiently large, and the voltage gain A of FETQII is approximately 1. In addition, FETQ, which constitutes the final stage source follower circuit,
The gate width Gv2 of I2 is set so as to satisfy the above equation (2) and to be smaller than the impedance of the negative voltage circuit connected to the output terminal 12. usually,
In the optical CATVA system, an amplifier having an output impedance of 50 to 75 [Ω] is used, and it is considered that such an amplifier is also connected to the load of this circuit. Therefore, the gate width of FETQI2 is set so that the output impedance is 25 [Ω] or less. Therefore, the load impedance of FET QI2 also becomes high, and the impedance R in the above equation (3) becomes large. As a result, the voltage gain A of FETQI2 is also approximately 1°.
become. Therefore, the voltage gain A of each source follower circuit is
is approximately 1, and since the load impedance of each source follower circuit is high, the amplitude of the fj signal input to each source follower circuit becomes small. As mentioned above, each gate-source voltage V of FETQIN and FETQI2 is 0

【v】にs なり、しかも、ゲートに与えられる信号の振幅は小さい
ものとなる。このため、本実施列による回路によれば、
線形性を極めて高くして受信信号を復調することが可能
になる。これは、以下のように説明する二とが出来る。 一般的に、FETのゲート・ソース間電圧vg。 とドレイン電流l、との間には前述した(1)式1/2 関係は1次式で示され、(l )  は7g8の変化に
対して直線的に、つまり、線形的に変化する1/2 はずである。しかし、実際には、(I )   とvg
sとの関係は第3図のグラフに示されるものとなり、全
範囲に亘って線形的に変化しない。これは、FETのし
きい値電圧vth付近ではサブスレシホルド電流のため
、ゲート・ソース間電圧vg。 を減少させてもドレイン電流!6は消滅せずに流れ続け
るためである。また、電圧V が大きい範s 囲では、ゲート・ソース間のショットキ特性によるショ
ットキ順方向電流がゲートからソースに流れ込み、電圧
■ の大部分がゲート寄生抵抗Rgs およびソース寄生抵抗Rにおいて費やされるからである
。従って、ゲート・ソース間電圧V をs 大きくしてもドレイン電流I、は線形的に増加しなくな
る。 このため、復調信号の歪みを小さくするために1/2 は、(1)   とvg、との関係が直線的に変化する
電圧vg、の範囲W”C’FETを使用することが必要
になる。本実施例によれば、上述したように、FETQ
II、()12の各ゲート・ソース間電圧vg、はほぼ
0 [V]に設定されており、かつ、各ゲートに与えら
れる信号の振幅は小さいものとなっている0従って、各
FETQI1.Q12はド1/2 レイン電流(!〉   とゲート・ソース間電圧■g、
との関係が線形的に変化する電圧範囲Wで使用されてい
ることになり、復調信号の歪みは極めて小さくなる。 また、復調信号の歪みを小さくするためには、各FET
Q11.Q12の各ゲート・ソース間電圧V が製造の
バラツキや?t[電圧VI)Dの変動等s によって影響を受けないことも必要である。本実施例に
よる回此購成は、これら要因から影響を受けないものと
なっており、これは以下のように説明することが出来る
。 本回路の各素子は同一チップ内にて形成されているため
、製造にバラツキがあっても、各素子についてのバラツ
キの比率は同じになる。抵抗R13と抵抗R14、並び
にFETQIIとFETQI2との関係について考える
と、各抵抗砿の絶対鎖、並びに各FETのデバイスパラ
メータが変動してもこれらの変化率は同一である。この
ため、いか・なる諸パラメータのバラツキに対しても、
また、¥i源電圧vDDの変動に対しても、次式の関係
は成立する。 ’ 13” 14− Cw2/Gwl       ’
・・(4)従って、前記の抵抗R14の抵抗FIL r
 xiを示す(2)式の関係は諸パラメータの影響を受
けずに常に成立する。また、前記の電圧利得Aを示す(
3)式においても、FETQI2の入力インピーダンス
RLの鎖は十分に大きいので、開式に示される他の因子
の影響を受けずに電圧利得Aはほぼ1に維持される。こ
のため、FETQII、Q12の各ゲート・ソース間電
圧は、製造バラツキや電?R電圧vDDの変動にかかわ
らすにほぼO[V]に安定に維持される。また、各ゲー
トに与えられるfj号も小振幅に維持される。 以上のように本実施例によれば、PINホトダイオード
11で受信された光信号は高い線形性をもって塩、凋さ
れ、アナ0715号の送受信は正確に行われる。 また、本回路により受信される信号の帯域は広・:;)
城代されている。これは以下のように説明することが出
来る。 FETのゲートに正弦波電圧を印加した場合、そのゲー
ト電圧V とソース電圧V との関係はS 第4図のグラフに示される。なお、縦軸は電圧。 横軸は時間を示す。実線で表される正弦波波形はゲート
電圧波形151点線で表される正弦波波形はソース電圧
波形16を示し、各波形の振幅の比率はAになる。ここ
で、この電圧利得Aが1に近付くと、ソース電圧波形1
6の振幅は大きくなり、電圧利得Aが1になると各波形
は重なる。本回路の各ソース・フォロア回路は電圧利得
へがほぼ1であるから、FETQIl、Q12の各ゲー
ト電位とソース電位とは専しくなっている。 従って、各FETQI 1.Q12のゲート電圧波形と
ソース電圧波形とは同IU4で変化し、その振暢もほぼ
同じになる。従って、各FETQll。 Q12のゲート・ソース間電圧Vg8の電圧変化はほと
んど無くなる。この結果、FETQIl、Q12のゲー
ト・ソース間に生じるゲート容ta c gsを無視す
ることが可能になる。 また、本回路が受信することの出来る信号周波数計)域
は、抵抗R11とこれに並列に接続される容量とで定ま
る時定数に反比例する。この並列容量は、PINホトダ
イオード11の接合容量とFETQIIのゲート容量C
と回路の実装容量とgs の和で表される。上述したように、ゲート容量Cは無視
することが出来るので、並列容量は小s さくなって本回路の受信帯域は肱帯域化される。 第5図は、抵抗R11の抵抗値およびソースフォロア回
路の構成段数を変化させた場合の受信信号の周波数特性
を示すグラフであり、横軸は周波数[Hzl、縦軸は信
号の減衰11[dB]を表す。 曲線17は先受1=回路のソースフォロア回路を1段構
成とし、抵抗R11の抵抗値を1 [KΩ]とした場合
の受信信号の周波数特性を示すものである。また、曲線
18,19.20はソースフォロア回路の構成段数を本
実施例のように2段構成とした場合の周波数特性を示す
ものであり、抵抗R11の抵抗値をそれぞれ1 [KΩ
]、800[Ω1,600[Ω]とした場合のものであ
る。 +j’i1図から理解されるように、抵抗R11の抵抗
値がI  CKΩ]で等しい場合には、曲線18に示さ
れる2段構成のソースフォロア回路の方が周波数帯域が
広い。また、同じ2段構成であっても、抵抗値が低い方
が周波数帯域は広い。しかし、前述したように、H線テ
レビジョン放送法で定める「望ましい性能」をV&保す
るためには、抵抗R11の抵抗値はI  UKΩ〕でな
ければならない。 従って、種々の条件を勘案して最も良い受信信号の周波
数特性を合する回路構成は、第1図に示される本実施例
による回路構成になる。 次に、本実施例による回路構成において、光信号の替わ
りに正弦波電圧を入力した場合に得られる出力(2号の
歪みを41算機によりシミュレーションした結果につい
て以下に示す。 第1図の回路構成において、FETQIIのゲートに1
00[MHz]の正弦波電圧を入力し、端子12におけ
る出力電圧波形をフーリエ変換する。また、計算条件を
次の3稲類に仮定する。計算条件■として、最終段のF
ETQ12のゲート幅を260[μm]で負荷抵抗を1
[v] becomes s, and the amplitude of the signal applied to the gate becomes small. Therefore, according to the circuit according to this implementation column,
It becomes possible to demodulate the received signal with extremely high linearity. This can be explained in two ways as follows. Generally, the gate-source voltage vg of an FET. The above-mentioned equation (1) 1/2 relationship between and drain current l is expressed by a linear equation, and (l ) changes linearly with respect to changes in 7g8, that is, 1 /2 It should be. However, in reality, (I) and vg
The relationship with s is as shown in the graph of FIG. 3, and does not change linearly over the entire range. This is due to the subthreshold current near the threshold voltage vth of the FET, so the gate-source voltage vg. Even if it reduces the drain current! This is because 6 continues to flow without disappearing. Furthermore, in the range s where the voltage V is large, the Schottky forward current due to the Schottky characteristic between the gate and source flows from the gate to the source, and most of the voltage V is spent in the gate parasitic resistance Rgs and the source parasitic resistance R. be. Therefore, even if the gate-source voltage V s is increased, the drain current I no longer increases linearly. Therefore, in order to reduce the distortion of the demodulated signal, it is necessary to use a W''C'FET in the range of voltage vg where the relationship between (1) and vg changes linearly. According to this embodiment, as described above, the FETQ
The gate-source voltage vg of each FET QI, ()12 is set to approximately 0 [V], and the amplitude of the signal applied to each gate is small. Q12 is the drain current (!) and the gate-source voltage g,
This means that it is used in a voltage range W in which the relationship between In addition, in order to reduce the distortion of the demodulated signal, each FET
Q11. Is there a manufacturing variation in each gate-source voltage V in Q12? It is also necessary that it not be affected by variations in t[voltage VI)D, etc. The repurchase according to this embodiment is not affected by these factors, and this can be explained as follows. Since each element of this circuit is formed within the same chip, even if there is variation in manufacturing, the ratio of variation for each element will be the same. Considering the relationship between the resistors R13 and R14, and the FETQII and FETQI2, even if the absolute chain of each resistance wire and the device parameters of each FET vary, the rate of change thereof is the same. Therefore, no matter how many parameters vary,
Furthermore, the following relationship also holds true for fluctuations in the ¥i source voltage vDD. '13" 14- Cw2/Gwl '
...(4) Therefore, the resistance FIL r of the above-mentioned resistor R14
The relationship expressed by equation (2) representing xi always holds true regardless of the influence of various parameters. In addition, the voltage gain A described above is shown (
Also in equation 3), the chain of input impedance RL of FET QI2 is sufficiently large, so the voltage gain A is maintained at approximately 1 without being influenced by other factors shown in the open equation. Therefore, each gate-source voltage of FETQII and Q12 may vary due to manufacturing variations or electric current. Regardless of fluctuations in the R voltage vDD, it is stably maintained at approximately O[V]. Further, the fj signal given to each gate is also maintained at a small amplitude. As described above, according to this embodiment, the optical signal received by the PIN photodiode 11 is reduced with high linearity, and the transmission and reception of Anna 0715 is performed accurately. Also, the signal band received by this circuit is wide :;)
It has been used as a castle. This can be explained as follows. When a sinusoidal voltage is applied to the gate of the FET, the relationship between the gate voltage V 1 and the source voltage V 2 is shown in the graph of FIG. Note that the vertical axis is voltage. The horizontal axis indicates time. The sinusoidal waveform represented by the solid line represents the gate voltage waveform 151, and the sinusoidal waveform represented by the dotted line represents the source voltage waveform 16, and the amplitude ratio of each waveform is A. Here, when this voltage gain A approaches 1, the source voltage waveform 1
6 becomes large, and when the voltage gain A becomes 1, each waveform overlaps. Since each source follower circuit of this circuit has a voltage gain of approximately 1, the gate potential and source potential of each of FETQIl and Q12 are exclusive. Therefore, each FETQI 1. The gate voltage waveform and source voltage waveform of Q12 change at the same IU4, and their amplitudes become almost the same. Therefore, each FETQll. There is almost no voltage change in the gate-source voltage Vg8 of Q12. As a result, it becomes possible to ignore the gate capacitance ta c gs generated between the gate and source of FETQIl and Q12. Further, the signal frequency range that this circuit can receive is inversely proportional to the time constant determined by the resistor R11 and the capacitor connected in parallel with it. This parallel capacitance is the junction capacitance of the PIN photodiode 11 and the gate capacitance C of the FETQII.
It is expressed as the sum of the circuit mounting capacity and gs. As mentioned above, since the gate capacitance C can be ignored, the parallel capacitance s becomes small and the receiving band of this circuit becomes the elbow band. FIG. 5 is a graph showing the frequency characteristics of the received signal when the resistance value of the resistor R11 and the number of stages of the source follower circuit are changed. The horizontal axis is the frequency [Hzl], and the vertical axis is the signal attenuation 11 [dB ] represents. A curve 17 shows the frequency characteristics of the received signal when the source follower circuit of the first reception 1=circuit has a one-stage configuration and the resistance value of the resistor R11 is 1 [KΩ]. Curves 18, 19 and 20 show the frequency characteristics when the number of stages of the source follower circuit is two stages as in this embodiment, and the resistance value of the resistor R11 is set to 1 [KΩ].
], 800[Ω1,600[Ω]. As understood from the +j'i1 diagram, when the resistance values of the resistors R11 are equal to ICKΩ], the two-stage source follower circuit shown by curve 18 has a wider frequency band. Furthermore, even with the same two-stage configuration, the lower the resistance value, the wider the frequency band. However, as described above, in order to maintain the "desirable performance" defined by the H-line Television Broadcasting Act, the resistance value of the resistor R11 must be IUKΩ. Therefore, the circuit configuration that best matches the frequency characteristics of the received signal in consideration of various conditions is the circuit configuration according to the present embodiment shown in FIG. Next, in the circuit configuration according to this embodiment, the output obtained when a sine wave voltage is input instead of the optical signal (the result of simulating the No. 2 distortion using a 41 calculator is shown below. The circuit shown in Fig. 1) In the configuration, 1 is connected to the gate of FETQII.
A sine wave voltage of 00 [MHz] is input, and the output voltage waveform at the terminal 12 is Fourier transformed. In addition, the calculation conditions are assumed to be the following three rice species. As the calculation condition ■, the final stage F
The gate width of ETQ12 is 260 [μm] and the load resistance is 1.
8

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、振幅が大きい信号
を受信した場合でも、復調される信号に歪みはほとんど
発生しなくなる。しかも、製造バラツキや電源電圧の変
動等に影響されずに歪みを低減することが出来る。従っ
て、受信信号を常に線形性良く復調することがiiJ能
になるという効果をHする。このため、アナ口・グ信号
を極めて高い線形性をもって復調することが必要とされ
るシステムに本発明を適用すると特に有効である。 4、回向の簡1.ljな説明 第1図は本発明の一実施例の構成を示す回路図、第2図
は抵抗R11の抵抗値を変化させた場合の伝送距離とC
/Nとの関係を示すグラフ、第3図1/2 はFETのドレイン電1(1)    とゲート・ソー
ス間電圧V との関係を示すグラフ、第4図S はFETのゲート電圧波形とソース電圧波形とが電圧利
得Aから受ける影響を説明するためのグラフ、第5図は
抵抗RlNの抵抗値およびソースフォロア回路の構成段
数の相違による受信信号帯域の食化を示すグラフ、第6
図は計算条件を■に設定した場合の計算機によるシミュ
レーション結果であるFETQ12のゲート電圧波形2
1とソース電圧波形22との関係を示すグラフ、第7図
は引算条件を■に設定した場合の計算機によるシミュレ
ーション結果であるFETQ12のゲート電圧波形21
とソース電圧波形22との関係を示すグラフ、第8図は
計算条件を■に設定した場合の;1゛算機によるシミュ
レーション結果であるFETQ12のゲート電圧波形2
1とソース電圧波形22との関係を示すグラフ、第9図
はFETのソースから出力される1−号の振幅の大きさ
を説明するための回路図、第10図は本発明の他の一実
施例の(d或を示す回路図、第11図は第1の従来の(
15S戊を示す1i7i路図、第12図は第2の従来の
構成を〕」tす四路図である。 11・・・PINホトダイオード、12・・・出力端子
、R11,R13,R14・・・抵抗、R12・・・高
抵抗値を有する抵抗、C1l、C12・・・コンデンサ
、1 。 2・・・ソースフォロア回路を構成するET。
As described above, according to the present invention, even when a signal with a large amplitude is received, almost no distortion occurs in the demodulated signal. Furthermore, distortion can be reduced without being affected by manufacturing variations, power supply voltage fluctuations, and the like. Therefore, it is possible to always demodulate the received signal with good linearity. For this reason, the present invention is particularly effective when applied to a system that requires demodulating analog and negative signals with extremely high linearity. 4. Simple Eko 1. Fig. 1 is a circuit diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, and Fig. 2 shows the transmission distance and C when the resistance value of resistor R11 is changed.
Figure 3 1/2 is a graph showing the relationship between FET drain voltage 1(1) and gate-source voltage V, Figure 4 S is a graph showing the relationship between FET gate voltage waveform and source. FIG. 5 is a graph for explaining the influence of voltage gain A on the voltage waveform; FIG.
The figure shows the gate voltage waveform 2 of FETQ12, which is the result of a computer simulation when the calculation conditions are set to ■.
7 is a graph showing the relationship between 1 and the source voltage waveform 22, and FIG. 7 shows the gate voltage waveform 21 of FETQ12, which is the result of a computer simulation when the subtraction condition is set to .
Graph showing the relationship between the source voltage waveform 22 and the source voltage waveform 22. FIG.
1 is a graph showing the relationship between No. 1 and the source voltage waveform 22, FIG. 9 is a circuit diagram for explaining the magnitude of the amplitude of No. 1- output from the source of the FET, and FIG. 10 is another example of the present invention. A circuit diagram showing (d or) of the embodiment, FIG. 11 is a circuit diagram showing the first conventional (
FIG. 12 is a four-way diagram showing the second conventional configuration. DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... PIN photodiode, 12... Output terminal, R11, R13, R14... Resistor, R12... Resistor having a high resistance value, C1l, C12... Capacitor, 1. 2...ET that constitutes a source follower circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 受信信号をインピーダンス変換する複数のソースフォロ
ア回路を同一半導体基板に備え、初段のソースフォロア
回路を構成する電界効果トランジスタは、ゲートに前記
受信信号が与えられ、ゲートとソースとの間に高い抵抗
値を有する抵抗が接続されると共にソースに抵抗が接続
され、この初段のソースフォロア回路の次段に接続され
る2段目以降の各ソースフォロア回路を構成する電界効
果トランジスタは、ゲートが前段のソースフォロア回路
を構成する電界効果トランジスタのソースに接続され、
ソースが次段のソースフォロア回路を構成する電界効果
トランジスタのゲートに接続されると共に抵抗に接続さ
れ、 この2段目以降の各ソースフォロア回路を構成する電界
効果トランジスタのゲート幅とそのソースに接続された
抵抗の抵抗値との積は、前記初段のソースフォロア回路
を構成する電界効果トランジスタのゲート幅とそのソー
スに接続された抵抗の抵抗値との積に等しく設定され、 最終段のソースフォロア回路を構成する電界効果トラン
ジスタのゲート幅は、出力インピーダンスがこのソース
フォロア回路に接続される負荷回路のインピーダンスよ
りも小さくなるように設定されている ことを特徴とする復調回路。
[Scope of Claims] A field effect transistor comprising a plurality of source follower circuits for impedance converting a received signal on the same semiconductor substrate, and which constitutes the first stage source follower circuit, has a gate to which the received signal is applied, and a gate and a source to which the field effect transistor is connected. A resistor with a high resistance value is connected between them, and a resistor is connected to the source, and the field effect transistors constituting each of the second and subsequent source follower circuits connected to the next stage of this first stage source follower circuit are , whose gate is connected to the source of the field effect transistor that constitutes the previous stage source follower circuit,
The source is connected to the gate of the field effect transistor constituting the next stage source follower circuit and also connected to the resistor, and the source is connected to the gate width and the source of the field effect transistor constituting each source follower circuit from the second stage onwards. The product of the resistor and the resistance value of the resistor is set equal to the product of the gate width of the field effect transistor constituting the first stage source follower circuit and the resistance value of the resistor connected to its source. A demodulation circuit characterized in that a gate width of a field effect transistor constituting the circuit is set such that an output impedance is smaller than an impedance of a load circuit connected to the source follower circuit.
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